[发明专利]一种用于微小生物体的气动微操作装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于微小生物体的气动微操作装置，适用于对微小生物体及微小颗粒的分拣筛选等操作，属于生物医学技术领域。

背景技术

在生命科学研究领域，模式生物常被作为选定的生物物种进行研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象；作为典型的模式生物代表，秀丽隐杆线虫因其为多细胞动物，生长发育过程与人类相似，已经为生物学家进行了许多科学实验研究，并发现了许多疾病的本质机理，为人类延长寿命，更好生活带来了福音。

虽然模式生物研究得到了日益重视，但是针对模式生物尤其是以线虫为代表的自动化分拣装置研制还未被国内外学者所体积，目前绝大多数操作仍采用镊子、毛细管等工具，通过人工显微镜下观察并手工进行实验操作，其操作效率低、成功率低、工作强度大，很难实现生物实验高通量。

国外如澳大利亚的R.A.Russell研究的“用于完成亚毫米级抓取及操作任务的机器人装置”、日本Nagoya大学F.Arai等人研究的“用于微型操作的粘着型末端执行器”等，虽然同是对微小物体进行微操作，但由于其方法及机理不同，仅适用于微小固体颗粒等的操作。

国内如华中科技大学黄心汉等人研究的“基于显微视觉的微装配机器人装置”、哈尔滨工业大学付国义“面向亚毫米器件操作的真空吸附式作业工具的研制”等均采用真空吸附方式进行微小固体颗粒的吸取等微操作；哈尔滨工业大学王会香等人提出的“适用于生物显微切割操作的真空吸附拾取组织新方法”虽然也涉及到生物科学领域，但其操作对象是更细小无生命运动的微细组织，并不适用于如线虫为代表的微小生物体。

总之，目前国内外虽然对微细操作的研究工作取得了一些进展，但还存有如下问题：1)针对微小生物体的自动化操作装置仍未出现；2)目前的真空微操作装置都采用压缩气泵和真空发生器配合使用的方式进行，其装置结构庞大，不易移动及便携；3)绝大多数真空微操作装置进行操作时因其对象为固体颗粒，均为开环操作装置，控制精度不高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种体积小、易携带的拥有负压吸附气路与正压释放气路的用于微小生物体真空微操作装置，可以分别实现微小生物体的吸取和释放等微操作，用来针对用来为亚毫米级的微小生物的活体、尸体或组织等进行分拣、筛选、移动等微操作，而不至对生物体造成伤害及损坏。

本发明一种用于微小生物体的气动微操作装置，包括控制器、负压真空泵、负压节流阀、真空比例阀、吸附电磁阀、气路软管、压力传感器、微调姿组件、正压气泵、正压节流阀、正压比例阀、释放电磁阀、速度控制阀和末端微夹。

其中，负压真空泵通过软管及接头与负压节流阀的输入端相连。负压节流阀的输出端通过气管与真空比例阀的输入端连接。真空比例阀的输出端通过气管及接头与吸附电磁阀的输入端相连，在吸附电磁阀的输出端通过气路软管与压力传感器相连，压力传感器的另一端通过气管连接有微调姿组件，末端微夹固定安装在微调姿组件上。

正压气泵通过气管及接头与正压节流阀的输入端相连。正压节流阀的输出端通过气管与正压比例阀的输入端连接。正压比例阀的输出端通过管路及接头与释放电磁阀的输入端相连。在释放电磁阀的输出端还通过气管及接头与速度控制阀的输入端相连，速度控制阀通过气路软管与压力传感器相连。控制器分别与真空比例阀、吸附电磁阀、压力传感器、微调姿组件、正压比例阀和释放电磁阀相连。

所述微调姿组件包括软管、弹性管、记忆合金丝、固胶状软体和外套。其中，外套、弹性管、软管由外层到内层依次套接；外套与弹性管间设置有固胶状软体；记忆合金丝固定设置在固胶状软体内，与外套以及弹性管不接触；所述记忆合金丝为2n条，n为正整数，n≥2，记忆合金丝之间相互平行，两两为一对，且其中至少有两对记忆合金丝所在平面相互垂直。

本发明微操作装置通过控制器驱动吸附电磁阀和释放电磁阀处于关闭状态，且使负压真空泵工作于负压真空状态。由控制器驱动微调姿组件进行微调姿，使末端微夹对准生物体，通过控制器设定真空比例阀的真空负压数据，使负压吸附气路处于所设定的负压环境，开启吸附电磁阀，由此开始进行吸附微操作，将微生物体吸附在末端微夹上。

当末端微夹将生物体移到指定地点后，通过控制器驱动吸附电磁阀和释放电磁阀处于关闭状态，且使正压气泵工作于正压状态。通过控制器设定正压比例阀的正压压力数据，使正压释放气路处于所设定的正压环境，开启释放电磁阀，由此开始进行释放微操作，将末端微夹上的生物体释放到指定地点。

本发明的优点在于：